[發明專利]一種大長徑比TiAl管靶材成形方法

有效

• 申請號: 201310018789.9
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103071791A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 石剛;謝飛;張緒虎;崔鵬;崔子振;黃國基
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;C23C14/35
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及一種大長徑比TiAl管靶材成形方法，屬于磁控濺射鍍膜用高性能金屬管靶材制備技術領域。?

背景技術

隨著裝飾鍍膜、集成電路、平面顯示器及工具表面涂層等產業的迅猛發展，對鍍膜用濺射靶材的需求越來越多，其中TiAl靶材是工具涂層和裝飾鍍膜行業用量較大的材料之一。目前靶材產品主要分為平面靶和管靶，與平面靶材相比，管靶材具有利用率高、鍍膜連續性好、鍍膜成分均勻等優點，是理想的濺射靶材，市場需求量巨大。目前終端靶材鍍膜廠商正逐步進行磁控濺射設備的更新換代，從使用傳統平面靶材過渡到使用旋轉管靶材，因此管靶材正在成為磁控濺射設備的標準選材，未來管靶材市場發展潛力巨大。

目前，國內TiAl管靶材主要采用熔煉及熱噴涂工藝技術進行生產，熔煉工藝只能制備低鋁含量的TiAl管靶材，若鋁含量高于50%，材料偏析嚴重，并且制備大長徑比管靶(長度≥1000mm)難度大、成品率低。噴涂技術成形TiAl管靶材存在著致密度低、材料利用率低以及氧含量高等缺點，只能應用于對膜層質量要求較低的中低端鍍膜產品，遠無法滿足高端鍍膜產品對靶材的質量要求。國外高質量TiAl管靶材采用先進的磁懸浮熔煉技術生產，但價格昂貴。因此，對于高質量大長徑比TiAl整體管靶(長度≥1000mm)成形技術的研制，不但是對現有靶材產品制備技術創新，同時對鍍膜行業產品質量的大幅提高，促進產品的更新換代，具有重要現實意義。

發明內容

?本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種大長徑比TiAl管靶材成形方法，該方法制備的TiAl管靶材產品材料組織晶粒細小、氧含量低、致密度高、質量穩定可靠，在高端鍍膜產品用大長徑比整體TiAl管靶材的批量生產方面具有明顯優勢。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種大長徑比TiAl管靶材成形方法，包括如下步驟：

步驟（一）、組裝包套模具：所述包套模具包括內包套、外包套、包套底蓋、包套上蓋、導氣管和背管；首先將內包套放置于外包套內部，包套底蓋與內包套、外包套進行焊接，實現內包套與外包套的定位，然后將背管套裝在內包套的外表面，最后外包套上打孔，焊接導氣管；

步驟（二）、將Ti粉與Al粉混合后，裝填入步驟（一）組裝好的包套模具中，并蓋上包套上蓋后進行封焊，實現包套模具的密封，其中Ti粉粒度為100-200目，Al粉粒度為325目以下；

步驟（三）、將包套模具放置于熱處理爐中進行加熱，并真空除氣，除氣溫度為300℃-400℃，保證除氣后的包套模具內的真空度大于10^-3Pa；

步驟（四）、將包套模具放置于熱等靜壓爐中進行致密化處理；

步驟（五）、將致密化處理后的包套模具拆除內包套與外包套，并進行機械加工得到所需尺寸的與背管整體成形的TiAl管靶材。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，步驟（二）中將Ti粉與Al粉混合后，裝填入組裝好的包套模具中的具體步驟如下：

（1）、將包套模具水平放置，再將混合均勻的Ti粉與Al粉采用裝填鏟送至包套模具底部，然后將包套模具豎立起來垂直放置，將裝填鏟抽出，完成第一次粉末裝填；?

（2）、之后將包套模具旋轉90度，使包套模具水平放置，重復步驟（1），完成第二次粉末裝填，依次類推，共完成四次裝填；

（3）、將包套模具垂直放立，將包套模具內的粉末壓實，完成第一輪粉末裝填；

（4）、重復步驟（1）-（3），完成第二輪粉末裝填，依此類推，直至裝填滿包套模具。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，步驟（二）中進行包套上蓋焊接時，每焊接20-30mm焊縫停止，冷卻包套模具，之后再進行焊接，以防止因為焊接產生的熱量而導致粉末發生反應。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，步驟（四）中包套模具在熱等靜壓爐中進行致密化處理的參數為：溫度480℃～550℃，壓力100～110MPa，保溫時間2～5h。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，背管為不銹鋼管、鈦管或碳鋼管。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，背管的長度小于內包套、外包套的長度，長度差為60-80mm。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，內包套、外包套、包套底蓋、包套上蓋和導氣管的材料為鋁。

在上述大長徑比TiAl管靶材成形方法中，步驟（二）中將Ti粉與Al粉混合后經過真空混粉造粒，使得粉末在裝填過程中具有較高的壓實密度和均勻的分布。